CN106476357A - 一种非晶合金‑石膏复合板及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种非晶合金‑石膏复合板及其制备方法和应用。一种非晶合金‑石膏复合板，包括：非晶合金带材层，以及石膏层，非晶合金带材层夹于石膏层间，整个复合板是整体浇筑成型的。制备中，首先将非晶合金装入模具，对非晶合金施加一定的预拉应力，将石膏粉加水混合后倒入模具，成型后释放预拉应力并拆模，制备出非晶合金‑石膏复合板。本发明具有非晶合金带材定位准确，与石膏整体性好，结合力强，提高了石膏的抗折、抗开裂能力，同时，复合板具有电磁屏蔽性能，而且力学性能和电磁屏蔽性能可设计性强等优势。

Description

一种非晶合金-石膏复合板及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及非晶合金-石膏复合板及其制备方法和应用。
背景技术
与传统晶态合金材料相比，非晶合金不具周期性和长程序。非晶合金的弹性模量接近于传统工程金属材料，但其室温屈服强度却大大超过与其组成成分相同的晶态合金材料，高屈服强度(～5GPa)、低杨氏模量(一般为对应的晶态金属合金的70％左右)和大弹性应变极限(～2％)使其具有极高的弹性比功。基于其优异的力学性能，同时兼具优良的耐腐蚀性、软磁性能、储氢能力和低磁耗等特点，非晶合金已经显示出作为功能材料和结构材料在各项使用性能方面明显的优势和极好的应用前景。
在众多非晶合金材料中，具有优良软磁性能、高强度和高耐腐蚀性能的铁基非晶合金的应用有着巨大的潜力。其中，Fe-Si-B非晶合金带材已经实现产业化生产，目前主要用于节能变压器等领域。由于Fe-Si-B非晶合金的非晶形成能力低，在采用单辊旋淬系统制备时仅能生产出非晶态的薄带，厚度仅为几十微米，薄带的尺度限制了Fe-Si-B非晶合金的结构用途，其强度难以在实际工程中得到利用。
中国发明专利CN102873938A介绍了一种Fe-Si-B非晶合金-铜层状复合材料的制备方法，利用真空扩散连接试验机，通过扩散焊接的方法将Fe-Si-B非晶合金和铜焊接形成复合材料，该技术方案缺点在于实验条件苛刻，制备难度较大，易造成非晶合金材料的浪费；公开号CN102529227A的专利文献公开了一种以铁基非晶/纳米晶带材做贴片层的电磁屏蔽复合材料制备方法，该材料以Fe78Si9B13或Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带材为电磁屏蔽材料贴在丁基橡胶薄膜/碳纤维/丁基橡胶薄膜夹层结构的表面制得。以非晶合金薄带通过焊接、粘贴等方式与金属、橡胶等基体材料复合制备电磁屏蔽材料存在工艺复杂、成本高、整体性差等缺陷，不利于在工程中大规模推广使用，同时非晶合金与橡胶力学性能差异巨大，一方面不能充分发挥非晶合金强度高的优点，另外，变形性能的巨大差异容易在二者的界面层产生滑移，从而导致界面分离而脱开，失去组合作用。非晶合金-金属复合材料是利用非晶合金在过冷液相区，通过压力与铜原子表面扩散的方式连接，首先，在制备过程中，需要达到Fe-Si-B的玻璃化转变温度以上(480-500摄氏度)，同时压力达到70-90MPa才能实现，而且必须是真空气氛，非晶与铜的结合属于原子级别的冶金结合，这种方式一方面无法大规模生产，或者生产大尺度的非晶合金-铜复合材料，同时，由于属于金属-金属的复合材料，与无机非金属-非晶的组合方式不一样。因为铜本身具有比较好的强度，导电、导热性能与非晶本身也相近，所以非晶合金-金属的应用范围很受限制。此外，非晶合金-金属的成本很高。
随着铁基非晶合金带材生产规模的进一步扩大，其价格优势将进一步显现，同时，生产过程中产生的缺陷产品、非晶合金变压器回收后产生的大量废弃非晶合金带材等将逐步增多。若将这些非晶合金加以合理利用，变废为宝，将产生重大的经济价值和社会效益，且符合材料环保、再生利用的国家可持续发展战略。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种力学性能优异、耐腐蚀性强、电磁屏蔽效能优异、具备储氢能力、低磁耗，抗拉、抗折强度及抗开裂能力强的非晶合金-石膏复合板；此外，本发明还提供一种工艺简单、成本低、整体性好的非晶合金-石膏复合板成型方法。
根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种非晶合金-石膏复合板，它包括：当复合板水平放置时，一层或多层(优选2-10层，例如2层或3层或4层)的非晶合金层和作为上、下面层的两个石膏层，并且，当该复合板包括多层(例如2层或3层)的非晶合金层时，所述复合板还包括位于相邻的2层非晶合金层之间的作为间隔层的石膏层(或石膏芯层)；优选的是，非晶合金层上表面和下表面涂有防护层，所述防护层为防护材料，优选为环氧树脂。
在上述复合板中，包括至少一层的非晶合金层。石膏层作为复合板的两个面层和任选地作为相邻两层的非晶合金层之间的间隔层。
当复合板包括多层的非晶合金层时，石膏层还作为相邻两层的非晶合金层之间的间隔层。
在本申请中，所述的“表面”一般是指层的主表面。
在本发明中，所述作为上、下面层的两个石膏层，每个石膏层的厚度为2-200mm，优选为3-150mm，更优选为5-100mm，进一步优选为10-50mm。作为间隔层的石膏层的厚度为1-50mm，优选为2-40mm，更优选为3-30mm，进一步优选为4-20mm。
所述的一层或多层的非晶合金层被夹于上、下两个石膏层之间，且每一层的非晶合金层的上表面和下表面均与石膏层接触。
优选的是，非晶合金层上表面和下表面均涂有防护层，所述防护层为防护材料，优选为环氧树脂。非晶合金层的上表面和下表面涂有环氧树脂，然后石膏层与环氧树脂接触。更优选的是非晶合金层的外表面(包括上表面、下表面、侧面；如果开有孔，还包括孔的内表面)均涂有环氧树脂。
优选的是，所述的非晶合金层开设有(多个)孔。
优选孔的形状为圆形。孔径为1mm-50mm，优选2mm-20mm，更优选3mm-15mm。
在本发明中，所述同一层非晶合金层上孔的孔径可以全部相等、部分相等或者全部不相等。
相邻孔的孔中心间距5-200mm，优选为10-150mm，更优选为20-100mm。
在本发明中，所述的非晶合金层的层数为1-10层，优选2-8层，更优选3-5层。
优选的是，所述多层非晶合金层的层间距为1mm-10mm，优选2mm-8mm，更优选3mm-5mm。
在本发明中，所述多层的非晶合金层之间可以彼此等间距设置、部分等间距设置或者全部不等间距设置。
在本发明中，所述非晶合金层为带材。
在本发明中，所述的非晶合金层上开设孔的面积占非晶合金层面积的比为2％～20％，优选3％-15％，更优选4％-10％。这里所述的非晶合金层面积是指非晶合金层的主表面的面积。
在本发明中，所述的非晶合金层为铜基非晶合金、镍基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钛基非晶合金等制成的合金层，优选为铁基非晶合金制成的合金层，更优选为Fe-Si-B非晶合金制成的合金层。优选为国标1K101。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种非晶合金-石膏复合板的成型方法：
一种非晶合金-石膏复合板的成型方法，该方法包括以下步骤：
1)在非晶合金表面开孔，洗涤开孔后的非晶合金，获得开孔非晶合金；
2)将环氧树脂均匀涂覆在开孔的非晶合金表面，涂覆后、养护和固化，获得涂覆环氧树脂的非晶合金；
3)将表面涂覆环氧树脂的非晶合金装入模具，在模具端部对表面涂刷环氧树脂的非晶合金施加预拉应力；
4)将石膏粉加水搅拌后倒入模具中，振动成型，得到非晶合金-石膏复合板。
在本发明中，步骤1)中孔的形状为圆形。孔径为1mm-50mm，优选2mm-20mm，更优选3mm-15mm。
优选的是，所述同一层非晶合金层上孔的孔径可以全部相等、部分相等或者全部不相等。
在本发明中，洗涤为：将开孔后的非晶合金在乙醇中超声清洗，优选的是乙醇的浓度为60-99％，优选为70-95％。
在本发明中，步骤3)中预拉应力值为非晶合金屈服强度的75％以内，更优选为60％以内。
在本发明中，步骤4)中石膏粉和水的重量比为1:0.5-2，优选为1:0.8-1.8，更优选为1:0.8-1。
优选的是，石膏为整体一次性浇筑。
在本发明中，非晶合金层夹于石膏层2间。非晶合金层1上表面与下表面均与石膏层2接触。
在本发明中，模具装入的非晶合金层的层数为1-10层，优选2-8层，更优选3-5层。
优选的是，所述多层非晶合金层的间距为1mm-10mm，优选2mm-8mm，更优选3mm-5mm。
在本发明中，所述的非晶合金层之间可以等距设置、部分等距设置或者全部不等距设置。
在本发明中，所述的非晶合金层上开设孔的面积占非晶合金层面积的比为2％～20％，优选3％-15％，更优选4％-10％。
在本发明中，所述的非晶合金层为铜基非晶合金、镍基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钛基非晶合金等制成的合金层，优选为铁基非晶合金制成的合金层，更优选为Fe-Si-B非晶合金制成的合金层。优选为国标1K101。
根据本发明提供的第三种实施方案，提供一种非晶合金-石膏复合板的应用：
一种非晶合金-石膏复合板的应用，将非晶合金-石膏复合板用于普通建筑物、有电磁屏蔽功能需求的电磁屏蔽室、电磁屏蔽机房的墙体夹心层、墙体饰面层、吊顶或围护结构。
在本发明中，非晶合金层夹于石膏层间，非晶合金开孔便于整体浇筑成型，开孔的拴结作用结合非晶合金表面涂刷的环氧树脂共同提高复合材料的整体性和共同工作能力，一方面可充分发挥非晶合金力学性能的优势，同时预拉力的存在提高了石膏基体的抗折强度及抗开裂能力，另一方面，Fe-Si-B非晶合金的电磁屏蔽使复合板具有电磁屏蔽效能。
在本发明中，非晶合金表面涂有环氧树脂，非晶合金通过环氧树脂涂刷后的粗糙表面与石膏同时具有界面粘结和开孔机械连接两种连接途径，可实现非晶合金和石膏在外力作用下的共同工作，有效提高复合板的整体性能。同时，非晶合金表面涂覆的环氧树脂可对石膏以及外部环境侵蚀性介质对非晶合金的腐蚀起到防护作用。
在本发明中，环氧树脂的种类不受限制，只要能够起到保护作用即可。
因为石膏的主要成分是CaSO4﹒2H2O，同时工程中实际使用的石膏通常含有一定量的杂质，加之配制石膏用的是工程中采用的自来水，且硬化后的石膏为多孔结构，含有一定量的自由水，这些因素使得夹层的非晶合金存在腐蚀的风险，若夹层的非晶合金受到腐蚀作用，长期使用过程中将使非晶合金的增强能力削弱甚至丧失，电磁屏蔽效能也将减弱。优选方案中，在非晶合金的表面涂刷了用于防护非晶合金薄带的防护层，防护层为防护材料，优选为环氧树脂，这一处理方式一方面隔绝了非晶合金与腐蚀性介质的接触。同时以其为界面层，提高了非晶合金与石膏的界面粘结力，非晶合金与石膏形成整体共同工作，复合材料不仅电磁屏蔽效能很好，同时表现出优良的力学性能。首先，纯石膏抗折试验时表现为脆性破坏，即破坏前无塑性变形，加入非晶合金后，复合材料具有很好的塑性变形能力，破坏模式由脆性变为延性。同时，由于对非晶合金施加了一定程度的预拉力，一方面可有效利用非晶合金高的抗拉强度及大弹性变形，充分发挥非晶合金力学性能的优势，另一方面，在抗折试验中，试件开裂荷载提高，即非晶合金的预拉力在后期传递给石膏，使石膏产生预压力，在同样的试验条件下，石膏受拉开裂所能承受的荷载提高，表现为整个样品的抗开裂能力提高。石膏开裂后，由于非晶合金与石膏的共同工作，非晶合金的作用相当于混凝土中的钢筋，石膏的抗弯承载能力显著提高。非晶合金-石膏复合材料的抗开裂能力随非晶合金中预拉力的大小而不同，一般可增强50％，非晶合金-石膏复合材料的抗折强度是最终试件能达到的最大承载力，较纯石膏可提高2-3倍，且变形能力大大提升，原来石膏是脆性破坏，复合材料为延性破坏。
非晶合金层为铜基非晶合金、镍基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钛基非晶合金等制成的合金层，优选为铁基非晶合金制成的合金层，更优选为Fe-Si-B非晶合金制成的合金层；一方面可充分发挥非晶合金力学性能的优势，同时预压应力的存在提高了石膏基体的抗折强度及抗开裂能力，另一方面，Fe-Si-B非晶合金的电磁屏蔽使复合板具有电磁屏蔽效能。此外，非晶合金预拉应力值、预拉方向、带材层数、不同层次带材的开孔率和孔分布、非晶合金带材/石膏横截面面积比等均为可控设计参数，通过合理设计以上参数，可实现材料力学性能和电磁屏蔽性能的优化组合，还可以根据工程对上述性能的需求进行定制。同时对拉伸脆性的石膏施加预压力，可以发挥出非晶合金的高强度，改善石膏的力学性能，有效减小石膏裂缝甚至避免石膏开裂。
本发明的非晶合金-石膏复合材料利用非晶合金高的弹性极限、高强度由预拉转为对石膏的预压，从而提高石膏的抗折、抗开裂能力，另一方面以石膏为载体，实现非晶合金电磁屏蔽功能的利用，因为石膏是内装饰、隔墙材料中最常用、最易于加工的，故本发明对于有电磁屏蔽需求的房屋建筑，能在建造过程中或后期装修中有效实现电磁屏蔽效能，且通过电磁屏蔽试验和模拟，可以由改变非晶合金层数、开孔率，实现电磁波各频率波段的选择性屏蔽。
在模具端部对表面涂刷环氧树脂的非晶合金施加预拉应力，施加预拉力，可以保证非晶合金带材定位精准，又可以保证非晶合金的带材的力学性能和强度得到发挥，提高了石膏基体的抗拉、抗折强度及抗开裂能力。
在本发明中，在同一块复合板中相邻的非晶合金层之间的层间距可以全部等距，或者部分等距，也可以全部不等距。例如4层非晶合金带材层具有3个间距，在1mm-8mm范围内，间距值可以分别为全部不等距：2mm、4mm、6mm；也可以为部分等距：2mm、2mm、6mm；全部等距：2mm、2mm、2mm。一般，非晶合金带材的层数以及间距，可以根据实际应用所需确定。同一块复合板中中设置多块非晶合金层时，一般的，非晶合金层间是平行设置的。层间距是指相邻两块非晶合金层间的距离。
在本发明中，非晶合金带材层上开设有孔的形状可以是圆形、椭圆形、正方形、长方形、棱形、多边形等各种形状。优选为圆形，孔径1mm-50mm，优选2mm-20mm，更优选3mm-15mm。每个非晶合金带层的开孔率(开孔面积比)和孔分布，以及孔径可以全部相同，或者部分相同，或者全部不同。例如4层非晶合金带材层的开孔个数分别为每一层开有4个孔，分布位置任意，4孔非晶合金带材层的孔径可以为全部不同：2mm、4mm、6mm、8mm，也可以为部分相同：2mm、2mm、6mm、8mm，也可以为全部相同：4mm、4mm、4mm、4mm。非晶合金带材层开设有孔可以节省非晶合金材料的用量，能够提升非晶合金与石膏的之间的结合力。
在本发明中，相邻孔的孔中心距5-200mm，优选为10-150mm，更优选为20-100mm。孔中心距是指任意相邻孔圆心之间的距离。非晶合金层上任意一组(两个开孔)的孔中心距可以相同，也可以不相同。
无机非金属材料-非晶合金的复合材料，利用了非晶合金的高弹性极限，施加预拉力后，结合环氧的界面粘结以及非晶合金开孔后的栓结作用，在释放非晶合金的预拉力时可对石膏施加一定预压力，从而提高石膏使用时的抗开裂能力，同时非晶合金的加入，加上粘结和栓结效应，使得二者在受力时成为整体，提高了材料的抗折强度，使原本脆性的石膏表现出塑性变形，大大提高了其延性。而金属-非晶合金复合材料是利用高温加真空，实现非晶和铜的原子扩散连接，属于焊接中的一种，在这个过程中，难以对非晶合金施加需要的预拉力。
本发明的无机非金属材料-非晶合金的复合材料赋予石膏以电磁屏蔽的功能，石膏板在建筑材料中非常常见，特别是作为墙体、吊顶、夹层墙等，因为价格便宜，加工方便，本发明一方面提高了板材的强度，同时石膏板具有电磁屏蔽效能，而且力学和电磁屏蔽效能可以通过非晶合金的层数、孔洞率、间距等参数实现较为精确的设计。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益技术效果：
1、整体性好，非晶合金耐蚀性强。非晶合金通过涂覆环氧树脂和开孔的方式与石膏基体整体复合，石膏整体浇筑成型，非晶合金通过环氧树脂涂刷后的粗糙表面与石膏同时具有界面粘结和开孔机械连接两种连接途径，可实现非晶合金和石膏在外力作用下的共同工作，有效提高复合板的整体性能。同时，非晶合金表面涂覆的环氧树脂可对石膏以及外部环境侵蚀性介质对非晶合金的腐蚀起到防护作用。
2、制备工艺简单，适宜工业化生产。仅需对制备普通石膏板的模具进行少许改进，非晶合金带材开孔、预应力施加均可由工业化的自动打孔装置和张拉设备实现，因而整个工艺流程简单可控，非晶合金带材预拉有利于其在复合板中准确定位，防止带材在复合板制备过程中移位。此外，本发明特别适宜在长线台座上进行批量生产，即非晶合金连续带材一次张拉施加预应力，石膏分段浇筑，实现产品的工业化生产。
3、力学和电磁屏蔽综合性能好，可设计性强。通过对弹性极限高和强度高的非晶合金带材施加预拉力，并在石膏基体成型养护后释放预拉力从而在石膏板中形成预压应力，一方面可充分发挥非晶合金力学性能的优势，同时预压应力的存在提高了石膏基体的抗折强度及抗开裂能力，另一方面，Fe-Si-B非晶合金的电磁屏蔽使复合板具有电磁屏蔽效能。此外，非晶合金预拉应力值、预拉方向、带材层数、不同层次带材的开孔率和孔分布、非晶合金带材/石膏横截面面积比等均为可控设计参数，通过合理设计以上参数，可实现材料力学性能和电磁屏蔽性能的优化组合，还可以根据工程对上述性能的需求进行定制。
4、拓展了非晶合金的应用领域。相对于传统金属合金材料，非晶合金在强度方面具有较大的优势。但由于受非晶形成能力的限制，目前工艺能制备的非晶合金材料的尺寸通常较小，此外，非晶合金在室温时的拉伸破坏通常表现为无明显塑性的脆性破坏模式，上述缺陷一直是制约非晶合金作为结构材料应用的重要瓶颈。通过预拉的方式使非晶合金在使用前即具有一定的初始拉伸变形，同时对抗拉强度低的石膏施加预压力，可以发挥出非晶合金的高强度，改善石膏的拉伸性能，并能有效减小石膏裂缝甚至避免石膏开裂。非晶合金一材两用既节约了材料，降低了成本，同时拓展了非晶合金作为结构材料应用的领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图(单层非晶合金带材)。
图2为本发明的剖面示意图(单层非晶合金带材)。
图3为本发明的结构示意图(双层非晶合金带材)。
图4为本发明的剖面示意图(双层非晶合金带材)。
图5为本发明对比例的抗折强度试验曲线。
图6为本发明实施例1的抗折强度试验曲线。
图7为本发明实施例5的抗折强度试验曲线。
图8为本发明实施例6的抗折强度试验曲线。
图9为本发明实施例9的抗折强度试验曲线。
图10为本发明实施例10的抗折强度试验曲线。
图11为实施例5电磁屏蔽效能测试曲线。
图12为实施例6电磁屏蔽效能测试曲线。
图13为实施例9电磁屏蔽效能测试曲线。
图14为实施例10电磁屏蔽效能测试曲线。
图15是本发明非晶合金-石膏复合板的制备流程图。
图16为本发明实施例1中非晶合金-石膏复合板抗折试验加载结束后的实物图。
图17为本发明实施例5中非晶合金-石膏复合板抗折试验加载结束后的实物图。
附图标记：1：非晶合金带材层；2：石膏层；3：孔；4：防护层。
具体实施方式
根据本发明提供的是一种实施方案，提供一种非晶合金-石膏复合板，它包括：当复合板水平放置时，一层或多层(优选2-10层，例如2层或3层或4层)的非晶合金层1和作为上、下面层的两个石膏层2，并且，当该复合板包括多层(例如2层或3层)的非晶合金层1时，所述复合板还包括位于相邻的2层非晶合金层1之间的作为间隔层的石膏层(或石膏芯层)2。
在上述复合板中，包括至少一层的非晶合金层1。石膏层2作为复合板的两个面层和，任选地作为相邻两层的非晶合金层1之间的间隔层，即，当复合板包括多层的非晶合金层1时，石膏层2还作为相邻两层的非晶合金层1之间的间隔层。
在本申请中，所述的“表面”一般是指层的主表面。
在本发明中，所述作为上、下面层的两个石膏层，每个石膏层的厚度为2-200mm，优选为3-150mm，更优选为5-100mm，进一步优选为10-50mm。作为间隔层的石膏层的厚度为1-50mm，优选为2-40mm，更优选为3-30mm，进一步优选为4-20mm。
优选的是，非晶合金层1的上表面和下表面涂有防护层4，所述防护层4为防护材料，优选为环氧树脂。非晶合金层的上表面和下表面涂有环氧树脂，然后石膏层与环氧树脂接触。更优选的是非晶合金层的外表面(包括上表面、下表面、侧面；如果开有孔，还包括孔的内表面)均涂有环氧树脂。
所述的一层或多层的非晶合金层1被夹于上、下两个石膏层2之间，且每一层的非晶合金层1的上表面和下表面均与石膏层2接触。
优选的是，所述的非晶合金层1开设有(多个)孔3。
优选孔3的形状为圆形。孔径为1mm-50mm，优选2mm-20mm，更优选3mm-15mm。
在本发明中，所述同一层的非晶合金层1上孔3的孔径可以全部相等、部分相等或者全部不相等。
在本发明中，相邻孔3的孔中心距5-200mm，优选为10-150mm，更优选为20-100mm。
在本发明中，所述的非晶合金层1的层数为1-10层，优选2-8层，更优选3-5层。优选的是，多层非晶合金层1平行设置。
优选的是，所述多层非晶合金层1的间距为1mm-10mm，优选2mm-8mm，更优选3mm-5mm。
在本发明中，所述多层的非晶合金层1之间可以等间距设置、部分等间距设置或者全部不等间距设置。
在本发明中，所述非晶合金层1为带材。
在本发明中，所述的非晶合金层1上开设孔的面积占非晶合金层1面积的比为2％～20％，优选3％-15％，更优选4％-10％。
在本发明中，所述的非晶合金层1为铜基非晶合金、镍基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钛基非晶合金等制成的合金层，优选为铁基非晶合金制成的合金层，更优选为Fe-Si-B非晶合金制成的合金层。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种非晶合金-石膏复合板的成型方法：
一种非晶合金-石膏复合板的成型方法，该方法包括以下步骤：
1)在非晶合金1表面开孔3，洗涤开孔后的非晶合金，获得开孔非晶合金；
2)将环氧树脂均匀涂覆在开孔的非晶合金表面，涂覆后、养护和固化，获得涂覆环氧树脂的非晶合金；
3)将表面涂覆环氧树脂的非晶合金装入模具，在模具端部对表面涂刷环氧树脂的非晶合金施加预拉应力；
4)将石膏粉加水搅拌后倒入模具中，振动成型，得到非晶合金-石膏复合板。
在本发明中，步骤1)中孔3的形状为圆形。孔径为1mm-50mm，优选2mm-20mm，更优选3mm-15mm。
优选的是，所述同一层非晶合金层1上孔3的孔径可以全部相等、部分相等或者全部不相等。
在本发明中，洗涤为：将开孔后的非晶合金在乙醇中超声清洗，优选的是乙醇的浓度为60-99％，优选为70-95％。
在本发明中，步骤3)中预拉应力值为非晶合金屈服强度的75％以内，更优选为60％以内。
在本发明中，步骤4)中石膏粉和水的重量比为1:0.5-2，优选为1:0.8-1.8，更优选为1:0.8-1。
优选的是，石膏为整体一次性浇筑。
在本发明中，非晶合金层1夹于石膏层2间。非晶合金层1上表面与下表面均与石膏层2接触。
在本发明中，模具装入的非晶合金层1的层数为1-10层，优选2-8层，更优选3-5层。
优选的是，所述多层非晶合金层1的间距为1mm-10mm，优选2mm-8mm，更优选3mm-5mm。
在本发明中，所述的非晶合金层1之间可以等距设置、部分等距设置或者全部不等距设置。
在本发明中，所述的非晶合金层1上开设孔的面积占非晶合金层1面积的比为2％～20％，优选3％-15％，更优选4％-10％。
在本发明中，所述的非晶合金层1为铜基非晶合金、镍基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钛基非晶合金等制成的合金层，优选为铁基非晶合金制成的合金层，更优选为Fe-Si-B非晶合金制成的合金层。
根据本发明提供的是一种实施方案，提供一种非晶合金-石膏复合板的应用：
一种非晶合金-石膏复合板的应用，将非晶合金-石膏复合板用于普通建筑物、有电磁屏蔽功能需求的电磁屏蔽室、电磁屏蔽机房的墙体夹心层、墙体饰面层、吊顶或围护结构。
对比例1
一种石膏板，无非晶合金层的石膏板，石膏一次整体浇筑成型。
实施例1
如图1和图2所示，一种非晶合金-石膏复合板，包括：1层Fe-Si-B非晶合金带材层1，牌号为1K101，以及石膏层2，所述的非晶合金带材层1开设有圆形孔3，孔径5mm，开孔面积占非晶合金面积的比为2％。所述的非晶合金带材层1以夹层的方式设置于石膏层2内。对非晶合金带材层1施加预拉力，预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的60％。所述作为上面层的石膏层的厚度为20mm，作为下面层的石膏层的厚度为10mm。
实施例2
重复实施例1，只Fe-Si-B非晶合金带材层为2层，层间距为3mm，圆形孔径为5mm。预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的40％。所述作为上、下面层的两个石膏层的厚度分别为8mm、4mm。作为间隔层的石膏层的厚度为3mm。
实施例3
重复实施例1，只是铁基非晶合金带材层为1层，圆形孔径为5mm，开孔面积占非晶合金面积的比为4％。预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的20％。所述作为上面层的石膏层的厚度为30mm，作为下面层的石膏层的厚度为30mm。
实施例4
重复实施例1，只是铁基非晶合金带材层为2层，层间距为5mm，圆形孔径为5mm。预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的10％。所述作为上、下面层的两个石膏层的厚度分别为10mm、2mm。作为间隔层的石膏层的厚度为5mm。
实施例5
重复实施例1，只是Fe-Si-B非晶合金带材层上、下表面均涂有环氧树脂。环氧的配方为：E-51(618#)型环氧树脂+低分子650型聚酰胺树脂(俗称固化剂)。比例为环氧树脂：固化剂＝1：0.8(按质量配比)。
实施例6
重复实施例5，只是开孔面积占非晶合金面积的比为4％，预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的40％。
实施例7
重复实施例5，只是开孔面积占非晶合金面积的比为2％，预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的20％。
实施例8
重复实施例5，只是开孔面积占非晶合金面积的比为4％，预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的10％。
实施例9
重复实施例5，只是Fe-Si-B非晶合金带材层(1)为2层，层间距为4mm，圆形孔径为5mm，开孔面积占非晶合金面积的比为2％，预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的30％。其中下层非晶合金距离板底4mm。所述作为上、下面层的两个石膏层的厚度分别为20mm、4mm。作为间隔层的石膏层的厚度为4mm。
实施例10
重复实施例5，只是Fe-Si-B非晶合金带材层(1)为2层，层间距为4mm，圆形孔径为5mm，开孔面积占非晶合金面积的比为4％，预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的40％。其中下层非晶合金距离板底4mm。所述作为上、下面层的两个石膏层的厚度分别为30mm、4mm。作为间隔层的石膏层的厚度为4mm。
实施例11
重复实施例5，只是Fe-Si-B非晶合金带材层(1)为2层，层间距为4mm，圆形孔径为5mm，开孔面积占非晶合金面积的比为2％，预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的20％。其中下层非晶合金距离板底4mm。所述作为上、下面层的两个石膏层的厚度分别为6mm、4mm。作为间隔层的石膏层的厚度为4mm。
实施例12
重复实施例5，只是Fe-Si-B非晶合金带材层(1)为2层，层间距为4mm，圆形孔径为5mm，开孔面积占非晶合金面积的比为4％，预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的10％。其中下层非晶合金距离板底4mm。所述作为上、下面层的两个石膏层的厚度分别为8mm、4mm。作为间隔层的石膏层的厚度为4mm。
实施例13
重复实施例5，只是Fe-Si-B非晶合金带材层(1)为8层，层间距为6mm，圆形孔径为15mm，开孔面积占非晶合金面积的比为6％，预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的30％。所述作为上、下面层的两个石膏层的厚度分别为5mm、4mm。每一层作为间隔层的石膏层的厚度为6mm。
实施例14
重复实施例5，只是Fe-Si-B非晶合金带材层(1)为6层，层间距为4mm，圆形孔径为12mm，开孔面积占非晶合金面积的比为5％，预拉应力值为非晶合金带材屈服强度的55％。所述作为上、下面层的两个石膏层的厚度分别为20mm、10mm。每一层作为间隔层的石膏层的厚度为4mm。
实施例15
重复实施例5，只是设有3层Fe-Si-B非晶合金带材层，相邻两层Fe-Si-B非晶合金带材层之间的层间距分别为2mm和4mm，不等距设置。所述作为上、下面层的两个石膏层的厚度分别为10mm、4mm。作为间隔层的石膏层的厚度分别为2mm(距离上表面的)和4mm(距离下表面的)。
实施例16
重复实施5，孔径在2mm-20mm范围内，孔径部分相等设置，Fe-Si-B非晶合金带材层上开设孔的面积占Fe-Si-B非晶合金带材层面积的比为8％。
实施例17
重复实施5，孔的孔径在2mm-20mm范围内，每个孔径均不相等设置，Fe-Si-B非晶合金带材层上开设孔的面积占Fe-Si-B非晶合金带材层面积的比为10％。
实施例18
重复实施例5，只是非晶合金带材层为铜基非晶合金。
实施例19
重复实施例5，只是非晶合金带材层为铝基非晶合金。
实施例20
如图16所示，非晶合金-石膏复合板的制备方法，包括以下步骤：
1)先在非晶合金带材上开孔，清洗(将开孔后的非晶合金在95％的乙醇中超声清洗)，再将环氧树脂均匀涂覆在开孔的非晶合金表面；
2)将开孔后的非晶合金带材装入模具，在模具端部对非晶合金带材施加预拉力；
3)将石膏粉过筛，将石膏粉和水混合搅拌后倒入模具，振动成型；
4)成型24小时后，释放预应力后脱模，在标准养护条件下进行正常养护；
5)养护后，制得非晶合金-石膏复合板。
对比例2
一种非晶合金-铜层状复合板，包括：1层Fe-Si-B非晶合金带材层，牌号为1K101，以及两层铜，所述的非晶合金带材层以夹层的方式设置于两层铜的中间。
表1为对比例和部分实施例实测的非晶合金腐蚀程度、抗折强度、抗开裂强度对比，图5到图10为对比例和部分实施例的抗折强度试验曲线，图11到图14为部分实施例实测的电磁屏蔽效能(SE)。
其中，抗折强度测试试件由制备的板材切割而成，试件尺寸：长×宽×高＝210mm×20mm×20mm，采用Instron5943实验机三点弯模式测定，测试跨度120mm，采用位移控制模式加载，加载速率1.2mm/min。
电磁屏蔽效能依据ASTM D4935-2010的方法进行测试，测试频率范围30MHz～1500MHz。
表1
从图5-10和表1中试件抗折、抗开裂试验结果(表格)和试验曲线，与对比例1相比，实施例1在抗折和抗开裂强度方面有提高，但是非晶合金锈蚀严重；实施例5和对比例1及实施例1相比，抗折、抗开裂及抗腐蚀性能提高，实施例6与实施例5相比，抗折强度提高(开孔更多，结合力更好)，抗开裂强度少许降低(预应力减少，抗开裂降低)；实施例9与实施例5相比，抗折强度、抗开裂强度提高(双层非晶合金)，实施例10与实施例9相比，抗折强度提高(开孔更多，结合力更好)，抗开裂强度少许降低(预应力减少，抗开裂降低)。
从实验结果(图5-图10)可以看到，本发明不仅提高了石膏的抗开裂强度，而且复合材料表现出较好的延性，石膏在首次开裂后，承载力虽小幅降低，开裂后受拉区应力主要由非晶合金承担，因而继续加载，承载力将增大，材料的破坏形式由脆性破坏转变为延性破坏。从图11-14的电磁屏蔽效能曲线可以看出，本发明在30MHz～1500MHz的频率段具有很好的电磁屏蔽效能，非晶合金单层开孔样品的屏蔽效能随开孔率增大而减小，双层开孔的非晶合金由于孔洞交错，屏蔽效能相对单层大幅提升。
从图16和图17可以看出，在相同外力的作用下，涂有环氧树脂的非晶合金-石膏复合板抗折强度、抗开裂能力和延性更加突出，非晶合金和石膏层的整体性更加好。
结合力学和电磁屏蔽效能的试验结果，本发明不仅提升了石膏的抗折强度、抗开裂能力和延性，兼具稳定的电磁屏蔽效能，且通过改变非晶合金的孔洞率、层数及预拉力，材料的力学性能和电磁屏蔽效能可根据需要进行设计。

Claims (10)

1.一种非晶合金-石膏复合板，它包括：当复合板水平放置时，一层或多层(例如2层或3层或4层)的非晶合金层(1)和作为上、下面层的两个石膏层(2)，并且，当该复合板包括多层(例如2层或3层)的非晶合金层(1)时，所述复合板还包括位于相邻的2层非晶合金层(1)之间的作为间隔层的石膏层(或石膏芯层)(2)；优选的是，非晶合金层(1)上表面和下表面涂有防护层(4)，所述防护层为防护材料，优选为环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的复合板，其特征在于：所述的非晶合金层(1)开设有孔(3)；优选，孔(3)的形状为圆形，孔径为1mm-50mm，优选2mm-20mm，更优选3mm-15mm；优选的是，所述同一层的非晶合金层(1)上所有孔(3)的孔径可以全部相等、部分相等或者全部不相等；和/或
相邻孔(3)的孔中心距为5-200mm，优选为10-150mm，更优选为20-100mm。
3.根据权利要求1或2所述的复合板，其特征在于：所述的非晶合金层(1)的层数为1-10层，优选2-8层，更优选3-5层；优选的是，所述多层的非晶合金层(1)的层间距为1mm-10mm，优选2mm-8mm，更优选3mm-5mm；所述多层的非晶合金层(1)可以等间距设置、部分等间距设置或者全部不等间距设置；和/或
非晶合金层(1)为带材。
4.根据权利要求2或3所述的复合板，其特征在于：所述的非晶合金层(1)上开设孔(3)的面积占非晶合金层(1)面积的比为2％～20％，优选3％-15％，更优选4％-10％；和/或
所述的非晶合金层(1)为铜基非晶合金、镍基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钛基非晶合金等制成的合金层，优选为铁基非晶合金制成的合金层，更优选为Fe-Si-B非晶合金制成的合金层。
5.一种非晶合金-石膏复合板的成型方法或制备权利要求1-4中任一项所述复合板的方法，该方法包括以下步骤：
1)在非晶合金(1)表面开孔(3)，洗涤开孔后的非晶合金，获得开孔非晶合金；
2)将环氧树脂均匀涂覆在开孔的非晶合金(1)的上、下两个表面，涂覆后、养护和固化，获得涂覆环氧树脂的非晶合金；
3)将表面涂覆环氧树脂的非晶合金装入模具，在模具端部对表面涂刷环氧树脂的非晶合金施加预拉应力；
4)将石膏粉加水搅拌后倒入模具中，振动成型，得到非晶合金-石膏复合板。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤1)中孔(3)的形状为圆形，孔径为1mm-50mm，优选2mm-20mm，更优选3mm-15mm；优选的是，所述同一层非晶合金层(1)上孔(3)的孔径可以全部相等、部分相等或者全部不相等；和/或
洗涤为：将开孔后的非晶合金在乙醇中超声清洗，优选的是乙醇的浓度为60-99％，优选为70-95％。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：步骤3)中预拉应力值为非晶合金屈服强度的75％以内，更优选为60％以内；和/或
步骤4)中石膏粉和水的重量比为1:0.5-2，优选为1:0.8-1.8，更优选为1:0.8-1；优选的是，石膏为整体一次性浇筑。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其特征在于：非晶合金层(1)夹于石膏层(2)间，且非晶合金层(1)上表面与下表面均与石膏层(2)接触；和/或
模具装入的非晶合金层(1)的层数为1-10层，优选2-8层，更优选3-5层；优选的是，所述多层非晶合金层(1)的层间距为1mm-10mm，优选2mm-8mm，更优选3mm-5mm；所述多层的非晶合金层(1)之间可以等间距设置、部分等间距设置或者全部不等间距设置。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其特征在于：所述的非晶合金层(1)上开设孔的面积占非晶合金层(1)面积的比为2％～20％，优选3％-15％，更优选4％-10％；和/或
所述的非晶合金层(1)为铜基非晶合金、镍基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钛基非晶合金等制成的合金层，优选为铁基非晶合金带材制成的合金层，更优选为Fe-Si-B非晶合金带材制成的合金层。
10.一种非晶合金-石膏复合板的应用，将非晶合金-石膏复合板用于普通建筑物、有电磁屏蔽功能需求的电磁屏蔽室、电磁屏蔽机房的墙体夹心层、墙体饰面层、吊顶或围护结构。
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